XDrive全輪駆動システム
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前世紀の車と比較して、現代の車はより速くなり、エンジンはより経済的ですが、パフォーマンスを犠牲にすることなく、快適なシステムにより、車の運転を楽しむことができます。予算クラス。 同時に、アクティブおよびパッシブセーフティシステムが改善され、多数の要素で構成されています。
しかし、車の安全性は、ブレーキの品質やエアバッグの数だけではありません (それらがどのように機能するかについては、 ここで)。 不安定な路面や急な曲がり角での高速走行中にドライバーが車両のコントロールを失ったために、道路上で何件の事故が発生しました! このような状況で輸送を安定させるために、さまざまなシステムが使用されます。 例えば、車はタイトコーナーに入ると重心が片側に偏り、より負荷がかかります。 その結果、無負荷側の各車輪はトラクションを失います。 この影響を排除するために、為替レートの安定、ラテラルスタビライザーなどのシステムがあります。
しかし、車が道路の困難な部分を乗り越えることができるようにするために、さまざまな自動車メーカーが、各ホイールを回転させることができるトランスミッションをモデルの一部に装備して、それを主要なものにしています。 このシステムは一般的に四輪駆動と呼ばれています。 各メーカーは、独自の方法でこの開発を実装しています。 たとえば、メルセデスベンツはすでに言及されている4MATICシステムを開発しました 別のレビュー..。 アウディはクワトロを持っています。 BMWは多くの車種にxDriveトランスミッションを装備しています。
このようなトランスミッションは、主に本格的な SUV、一部のクロスオーバー モデルに装備されています (これらのタイプの車の違いについて読んでください)。 別々に)、これらの車は舗装されていない道路を走る可能性が高いためです。 たとえば、クロスカントリー競技に使用されます。 ただし、一部のプレミアム乗用車またはスポーツカーには、四輪駆動を装備することもできます。 このような車は、複雑でないオフロードの地形で効率的であることに加えて、急速に変化する道路状況に自信を持っています。 たとえば、冬には大雪が降り、除雪設備はまだその作業に対応していません。
全輪駆動モデルは、前輪駆動モデルや後輪駆動モデルよりも、雪に覆われた一続きの道路に取り組む可能性が高くなります。 最新のシステムには自動操作モードがあるため、ドライバーは特定のオプションをいつアクティブにするかを制御する必要がありません。 このようなシステムを開発しているのは一流企業だけです。 彼らはそれぞれ、自分の車に自動全輪駆動を実装するための独自の特許を持っています。
xDrive システムがどのように機能するか、どのような要素で構成されているか、その機能、およびいくつかの誤動作について考えてみましょう。
一般的な概念
このようなトランスミッションを備えた車のトルクはすべての車輪に分配されますが、全輪駆動車をオフロードと呼ぶことはできません。 主な理由は、ステーション ワゴン、セダン、またはクーペの最低地上高が小さいため、深刻なオフロードの地形を克服することができないためです。車は、SUV によってノックアウトされた最初のトラックに単に座るだけです。
このため、アクティブ全輪駆動システムの目的は、雪道や氷上などの不安定な道路で、最高の安定性と制御性を提供することです。 このような状況で前輪駆動で車を運転し、後輪駆動で車を運転するには、特に車の速度が速い場合は、ドライバーに多くの経験が必要です。
システムの世代に関係なく、次のもので構成されます。
- ギアボックス (ギアボックスの動作の種類と原理の詳細については、 ここで);
- 配布資料（どのような仕組みなのか、なぜ車に必要なのかについて、 別の記事で);
- カルダン シャフト (カルダン シャフトがどのように機能するか、他のどの自動車システムでカルダン ドライブを使用できるか、読んでください) 別々に);
- 前輪用ドライブシャフト。
- XNUMX つの車軸のメイン ギア。
このリストには、XNUMX つの単純な理由から差分が含まれていません。 各世代は、この要素のさまざまな変更を受けています。 それは常に近代化され、その設計と動作原理が変化しました。 ディファレンシャルとは何か、車のトランスミッションでどのような働きをするかについて詳しくは、 ここで.
メーカーは、xDrive を永続的な全輪駆動システムとして位置付けています。 実際、最初の開発はこのデザインで提供され、一部のモデルでのみ使用できました。 ブランドの他のすべての車では、いわゆるプラグイン四輪駆動が利用可能です。 すなわち、主駆動輪がスリップしたときに第２車軸が接続される。 このトランスミッションは、BMW SUV やクロスオーバーだけでなく、モデルラインの多くの乗用車のバリエーションにも見られます。
古典的な意味では、四輪駆動は、不安定な道路セクションで動的モードで車両を運転する際に最大限の利便性を提供する必要があります。 これにより、マシンの制御が容易になります。 原則として、これがラリー競技で全輪駆動車が使用される主な理由です（強力な車を使用する他の人気のある車の競技会が説明されています） 別のレビューで).
しかし、トルクが軸に沿って間違った比率で分散されている場合、これは次のような影響を及ぼします。
- ハンドルを切ったときの車の反応。
- ビークルダイナミクスの低下;
- 道路の直線部分での車の不安定な動き。
- 操縦中の快適性の低下。
これらすべての影響を排除するために、バイエルンの自動車メーカーは後輪駆動車を基本とし、トランスミッションを変更して、車両の安全性を向上させました。
システムの作成と開発の歴史
バイエルンの自動車メーカーから、初めて全輪駆動モデルが 1985 年に登場しました。 あの時代、クロスオーバーなどというものはありませんでした。 その後、普通のセダンやハッチバック、ステーションワゴンよりも大きいものはすべて「ジープ」またはSUVと呼ばれていました。 しかし、80 年代半ばには、BMW はまだこのタイプの車を開発していませんでした。 しかし、アウディの一部のモデルですでに利用可能だった全輪駆動の効率の観察により、バイエルンの会社の経営陣は独自のユニットを開発するようになりました。比。
オプションで、この開発は 3 シリーズおよび 5 シリーズ モデルにインストールされました。 そのような機器を受け取ることができるのは少数の車だけであり、高価なオプションとしてのみ使用できます。 これらの車を後輪駆動の車とは異なるものにするために、このシリーズには X インデックスが付けられましたが、その後 (つまり、2003 年に) 会社はこの呼称を xDrive に変更しました。
システムのテストが成功した後、その開発が続き、その結果、XNUMX 世代にもわたりました。 その後の各変更は、安定性の向上、軸に沿った電力の配分方法、および設計のいくつかの変更によって区別されます。 最初の XNUMX 世代は、トルクを車軸間で固定的に分配していました (比率は変更できませんでした)。
各世代の特徴を分けて考えてみましょう。
第一世代
前述のように、バイエルンの自動車メーカーからの全輪駆動の誕生の歴史は 1985 年に始まりました。 第 63 世代では、フロント アクスルとリア アクスルに一定のトルクが配分されました。 確かに、動力比は非対称であり、後輪駆動が 37 パーセント、前輪駆動が XNUMX パーセントの動力を受け取りました。
配電方式は以下の通りである。 車軸間では、遊星ディファレンシャルによってトルクが分散されることになっていました。 それはビスカスカップリングによってブロックされました (それがどのような要素であり、どのように機能するかを説明しています 別のレビューで)。 この設計のおかげで、必要に応じて、フロントまたはリヤ アクスルへのトラクションの伝達を最大 90 パーセント提供できます。
リヤセンターデフにもビスカスクラッチを搭載。 フロントアクスルにはロックが装備されておらず、デフはフリーでした。 差動ロックが必要な理由をお読みください。 別々に... BMW iX325（1985年発売）はこのようなトランスミッションを搭載していました。
トランスミッションが両方の車軸に牽引力を伝達するという事実にもかかわらず、後輪は対応する数のニュートンの直接供給を受けたため、このようなトランスミッションを備えた車は後輪駆動と見なされました。 パワーテイクオフは、チェーンドライブ付きのトランスファーケースを介して前輪に行われました。
この開発の欠点の XNUMX つは、アウディが使用していたトルセン ロックと比較してビスカス カップリングの信頼性が低いことでした (この変更の詳細については、 別の記事で)。 第 1991 世代は、XNUMX 年までバイエルンの自動車メーカーの組立ラインから出荷され、次の世代の全輪駆動トランスミッションが登場しました。
第二世代
第 64 世代のシステムも非対称でした。 トルク配分は、36（後輪）対525（前輪）の比率で行われました。 この改造は、E34(第XNUMXシリーズ)の後部セダンとステーションワゴンのXNUMXiXに採用されました。 XNUMX年後、このトランスミッションはアップグレードされました。
近代化前のバージョンは、電磁駆動のクラッチを使用していました。 センターデフに取り付けました。 この装置は、ESD コントロール ユニットからの信号によって作動しました。 フロントデフはまだフリーでしたが、リヤにはロッキングデフがついていました。 この動作は、電気油圧式クラッチによって行われました。 この設計のおかげで、推力はほぼ瞬時に最大 0 ～ 100% の比率で伝達されます。
近代化の結果、同社のエンジニアはシステムの設計を変更しました。 センターデフはまだロックされている可能性があります。 これには多板電磁摩擦素子を用いた。 制御はABSシステムユニットのみ。
メインギアはロックを失い、クロスアクスルディファレンシャルはフリーになりました。 しかし、この世代では、リア デフ ロック (ABD システム) の模倣が使用され始めました。 デバイスの原理は非常に単純でした。 車輪の回転速度を測定するセンサーが左右の車輪の回転数の違いを記録すると (これは、どちらか一方がスリップし始めるときに発生します)、システムはより速く回転している車輪の回転をわずかに遅くします。
III世代
1998 年に、バイエルンからの全輪駆動トランスミッションに世代交代がありました。 トルク配分の比率に関しても、この世代は非対称でした。 後輪が 62 パーセント、前輪が 38 パーセントの推力を受け取ります。 このようなトランスミッションは、ステーション ワゴンと BMW 3 シリーズ E46 セダンに見られます。
前世代とは異なり、このシステムには完全にフリーのディファレンシャルが装備されていました (センターのディファレンシャルでさえブロックされていません)。 メインギアはブロッキングの模倣を受けました。
第三世代 xDrive 全輪駆動トランスミッションの生産開始から 5 年後、同社は「クロスオーバー」クラスの最初のモデルをリリースしました。 BMW XXNUMX は、第 XNUMX シリーズの乗用車と同じシステムを使用しました。 その変更とは異なり、このトランスミッションには、クロスアクスルディファレンシャルのブロックの模倣が装備されていました。
2003 年までは、2006 世代すべてがフルタイムのフルタイム ドライブを代表していました。 さらに、オートブランドの四輪駆動車全モデルにxDriveシステムを搭載。 乗用車では第XNUMX世代のシステムがXNUMX年まで使用され、クロスオーバーではXNUMX年前に第XNUMX世代に置き換えられました。
IV世代
最新世代の全輪駆動システムは 2003 年に導入されました。 これは、新しい X3 クロスオーバーの基本装備の一部であり、スタイルを一新した 3 シリーズ E46 モデルでもありました。 このシステムは、X シリーズのすべてのモデルにデフォルトでインストールされ、オプションとして、2 シリーズを除く他のモデルにインストールされます。
この変更の特徴は、車軸間差動装置がないことです。 代わりに、サーボ ドライブによって制御される摩擦多板クラッチが使用されます。 標準状態では、トルクの 60% がリア アクスルに、40% がフロント アクスルに伝達されます。 道路状況が大きく変化した場合 (泥にぶつかった、深い雪や氷にぶつかったなど)、システムは比率を 0:100 まで変更することができます。
システムの仕組み
市場には第 XNUMX 世代の XNUMX 輪駆動車が多く出回っているので、この特定の改造の作業に焦点を当てます。 デフォルトでは、トラクションは常に後輪に伝達されるため、車は全輪駆動ではなく、前輪が接続された後輪駆動と見なされます。
車軸間には多板クラッチが取り付けられており、すでにお気づきのように、サーボドライブを使用したレバーシステムを介して制御されます。 このメカニズムはクラッチディスクを掴み、摩擦力により、フロントアクスルシャフトを接続するチェーントランスファーケースが作動します。
パワーテイクオフは、ディスクの圧縮の強さに依存します。 このユニットは、前輪に 50% のトルク配分を提供できます。 サーボがクラッチディスクを開くと、トラクションの 100% が後輪に行きます。
サーボに関連する多数のシステムが存在するため、サーボの動作はほぼインテリジェントなタイプです。 これにより、道路上のあらゆる状況がシステムの起動をトリガーし、わずか0.01秒で目的のモードに切り替わります。
これらは、xDrive システムのアクティブ化に影響を与えるシステムです。
- ICM... これは、自動車のシャシーの性能を記録し、その機能の一部を制御するシステムです。 これは、ウォーカーと他のメカニズムとの同期を提供します。
- DSC... 横滑り防止装置のメーカー名です。 センサーからの信号のおかげで、トラクションはフロント アクスルとリア アクスルに分散されます。 また、フロントとリアのディファレンシャルの電子ロックの模倣も作動します。 システムは、スリップし始めた車輪のブレーキを作動させて、車輪へのトルクの伝達を防ぎます。
- AFS... ステアリング機構の位置を固定するシステムです。 車が不安定な表面にぶつかり、ある程度スリップする車輪のブレーキシステムが作動した場合、この装置は車を安定させて滑らないようにします。
- DTS... トラクションコントロールシステム;
- HDC... 長い坂道を運転するときの電子アシスタント。
- DPC... 一部の車種にはこのシステムがありません。 高速でのコーナリング時にドライバーが車をコントロールするのに役立ちます。
この自動車メーカーのアクティブな四輪駆動には、開発が他社の類似品と競合できるという XNUMX つの利点があります。 それは、トルク配分を実装するための設計とスキームの比較的単純さにあります。 また、システムの信頼性は、差動ロックがないためです。
xDrive システムのその他の利点は次のとおりです。
- 車軸に沿った牽引力の再分配は、無段階の方法で行われます。
- エレクトロニクスは常に道路上の車の状態を監視し、道路状況が変化すると、システムは即座に調整します。
- 路面に関係なく、運転の制御を容易にします。
- ブレーキシステムはより効率的に機能し、状況によってはドライバーが車を安定させるためにブレーキを踏む必要がありません。
- ドライバーの運転技術に関係なく、この車は、古典的な後輪駆動モデルよりも困難な道路セクションでより安定しています。
システム動作モード
システムが車軸間のトルク比を固定で変更できないという事実にもかかわらず、BMW のアクティブ xDrive 四輪駆動はいくつかのモードで作動します。 前述のように、道路の状況や、コネクテッド カー システムの信号によって異なります。
電子機器が各車軸のパワーテイクオフを変更できる典型的な状況は次のとおりです。
- ドライバーはスムーズに動き始めます。 この場合、電子回路がサーボを作動させ、トランスファー ケースがトルクの 50% を前輪に伝達します。 車が 20 km / h まで加速すると、電子機器がフリクション センター カップリングへの影響を緩和し、車軸間のトルク比が 40/60 (フロント/リア) でスムーズに変化します。
- コーナリング時のスキッド（オーバーステアやアンダーステアが発生する理由とその時の対処法を解説） 別のレビューで) システムが前輪を 50% 作動させ、車を引っ張り始め、横滑り時に車を安定させます。 この影響を制御できない場合、制御装置はいくつかの安全システムを作動させます。
- 解体。 この場合、逆に、電子機器は車の後輪を駆動させ、後輪が車を押し、ハンドルの回転と反対の方向に車を回転させます。 また、車の電子機器には、アクティブおよびパッシブの安全システムがいくつか使用されています。
- 車は氷の上を走った. この場合、システムは動力を両方の車軸に半分に分配し、車両は従来の全輪駆動になります。
- 狭い道路に車を駐車するか、180 km / h を超える速度で運転する。 このモードでは、前輪が完全に無効になり、すべてのトラクションが後車軸にのみ供給されます。 このモードの欠点は、後輪駆動車が駐車しにくいことです。たとえば、小さな縁石を走行する必要があり、道路が滑りやすい場合、車輪が滑ります。
xDrive システムの欠点は、センターまたはクロスアクスルディファレンシャルのブロックがないため、特定のモードを強制的にオンにすることができないことです。 たとえば、ドライバーが特定のエリアで車が正確に進入する内容を確実に知っている場合、フロント アクスルをオンにすることはできません。 これは自動的に作動しますが、車両がスリップし始めたときにのみ作動します。 経験の浅いドライバーは特定の措置を取り始め、この時点でフロントアクスルがオンになり、事故につながる可能性があります。 このため、そのような交通機関の運転経験がない場合は、閉鎖された道路や特別な場所で練習することをお勧めします。
システム要素
乗客モデルの変更は、クロスオーバーに装備されているオプションとは異なることを考慮する価値があります。 トランスファーケースの送信の違い。 クロスオーバーではチェーン、他のモデルではギアです。
xDrive システムは次のもので構成されています。
- 自動ギアボックス;
- トランスファーケース;
- マルチプレート摩擦クラッチ。 トランスファー ケースに取り付けられ、センター デフと交換されます。
- フロントとリアのカルダンギア。
- 前後クロスアクスルデフ。
ステーション ワゴンとセダンのトランスファー ケースの構成は次のとおりです。
- 前輪駆動;
- サーボ制御カム;
- 中間ギア;
- ドライブギア;
- メインレバー;
- マルチプレートクラッチ;
- 後車軸駆動機構;
- サーボモーター;
- いくつかの摩擦要素;
- サーボモーターで連結されたピニオンギア。
クロスオーバー ボックスも同様のデザインを使用していますが、アイドラー ギアの代わりにチェーンが使用されています。
マルチプレートフリクションクラッチ
最新世代のインテリジェント xDrive システムの特徴は、センター ディファレンシャルがないことです。 多板クラッチに交換しました。 電動サーボで駆動します。 このメカニズムの動作は、トランスミッション コントロール ユニットによって制御されます。 車両が困難な道路状況にある場合、マイクロプロセッサはスタビリティ コントロール システム、ステアリング、シャーシなどから信号を受け取ります。 これらのパルスに従って、プログラムされたアルゴリズムがトリガーされ、サーボ ドライブがセカンダリ アクスルに必要なトルクに対応する力でクラッチ ディスクをクランプします。
トランスミッションのタイプに応じて (乗用車とクロスオーバーの場合、異なる修正が使用されます)、ギアまたはチェーンを介してトランスファー ケースのトルクが部分的にフロント アクスル シャフトに供給されます。 クラッチディスクの圧縮力は、コントロールユニットが受け取る値によって異なります。
システムの効率を保証するもの
したがって、xDrive システムの利点は、フロント アクスルとリア アクスルの間でスムーズかつ無段階に動力を再配分できることにあります。 その効果は、多板クラッチを介して作動するトランスファー ケースによるものです。 少し前に彼女のことを話しました。 他のシステムとの同期により、トランスミッションは変化する道路状況に迅速に適応し、パワーテイクオフモードを変更します。
このシステムの役割は駆動輪のスリップを可能な限りなくすことであるため、このシステムを搭載した車はスキッド後の安定性が容易になります。 再入力したい場合（それが何であるかについては、 ここで)、次に、可能であれば、このオプションを無効にするか、駆動輪のスリップを防止するいくつかのシステムを無効にする必要があります。
主な不具合
トランスミッションに問題がある場合 (機械的または電子的な故障)、ダッシュボードの対応する信号が点灯します。 故障の種類に応じて、4x4、ABS、またはブレーキのアイコンが表示される場合があります。 トランスミッションは車内の安定したユニットのXNUMXつであるため、主にドライバーが車載システムの信号を無視したり、トランスミッション要素の故障に先立って誤動作したりすると、完全に完全に故障します。
軽微な故障の場合、定期的に点滅するインジケーターがティッシュに表示される場合があります。 何もしなければ、時間の経過とともに、点滅する信号が常に点灯し始めます。 xDrive システムの「弱いリンク」は、セントラル クラッチのディスクをある程度まで押すサーボです。 幸いなことに、設計者はこれを予見し、故障した場合にトランスミッションの半分を分解する必要がないようにメカニズムを配置しました。 この商品は配布資料の外にあります。
しかし、このシステムの故障の特徴はこれだけではありません。 一部のセンサーからの信号が失われる可能性があります（接点が酸化したり、芯線が破損したりする）。 電気的故障も発生する可能性があります。 エラーを特定するために、車載システムの自己診断を実行できます (一部の車両でこれを行う方法については、 ここで) またはコンピューター診断用の車両を提供します。 分けて読む この手順がどのように実行されるか。
サーボ ドライブが故障した場合、ブラシまたはホール センサーが故障する可能性があります (このセンサーの仕組みについては、 別の記事で）。 ただし、この場合でも、車でサービスステーションまで運転を続けることができます。 車のみ後輪駆動となります。 確かに、サーボモーターが壊れた状態で一定の動作を行うと、ギアボックスの故障が発生する可能性があるため、サーボの修理や交換を遅らせるべきではありません。
ドライバーが時間通りにボックス内のオイルを交換すると、razdatkaは約100〜120千「生きます」。 キロ。 マイレージ。 機構の摩耗は、潤滑油の状態によって示されます。 診断のためには、トランスミッション パンからオイルを少し排出するだけで十分です。 きれいなナプキンの上に一滴一滴落とすだけで、システムを修復する時期かどうかがわかります。 金属の削りくずや焦げたような臭いは、メカニズムを交換する必要があることを示しています。
サーボモーターの問題の兆候の XNUMX つは、不均一な加速 (車が急に揺れる) または後輪からの笛 (ブレーキ システムが作動している場合) です。 場合によっては、走行中にシステムが駆動輪の XNUMX つに動力を再配分して、車がより自信を持って曲がるようにすることができます。 しかし、この場合、ギアボックスには大きな負荷がかかり、すぐに故障します。 このため、高速でカーブを征服すべきではありません。 四輪駆動や安全システムがどれほど信頼できるものであっても、車への物理法則の影響を完全に排除することはできません。 .
出力
したがって、BMW の xDrive は、自動車メーカーがほとんどの乗用車だけでなく、X インデックスの「クロスオーバー」セグメントのすべてのモデルにインストールすること自体が非常によく証明されています。他のものと交換する予定はありません。
レビューの最後に - xDrive システムの仕組みに関する短いビデオ:
質問と回答：
BMW Xドライブとは何ですか？ BMWのエンジニアが開発した全輪駆動システムです。 これは、連続的で可変のトルク配分を備えた永久全輪駆動システムのカテゴリーに属します。
Xドライブシステムはどのように機能しますか？ このトランスミッションは、古典的な後輪駆動方式に基づいています。 トルクはトランスファーケース（摩擦クラッチによって制御されるギアトランスミッション）を介して軸に沿って分配されます。
Xドライブはいつ登場しましたか？ BMWxDrive全輪駆動トランスミッションの公式プレゼンテーションは2003年に行われました。 これ以前は、車軸に沿って一定の推力分布を持つシステムが使用されていました。
BMW全輪駆動の指定とは何ですか？ BMWはXNUMX種類のドライブを使用しています。 リアはクラシックです。 原則として前輪駆動は使用していません。 しかし、可変車軸比の全輪駆動は比較的最近の開発であり、xDriveと呼ばれています。
